CN102538560A - 分配装置和热交换设备 - Google Patents

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Abstract

分配装置(1)，用于在容器(27)内从该容器(27)的流体入口(26)向外分配流体(15)，包括至少一个具有引导段(2)和与该引导段(2)相邻的分配段(3)的导板。其中分配段(3)具有带有用于使流体(17)通过的开口(8、9)的区域(4、5)。在包括具有流体入口(26)的容器(27)、至少一个在容器(27)内设置的热交换单元(28)的热交换设备(100)中，提供一个在容器(27)内在热交换单元(28)上面设置的分配装置(101)。

Description

分配装置和热交换设备
技术领域
本发明涉及一种用于分配流体的分配装置，该流体特别具有液体部分和气体部分。此外本发明涉及具有相应的分配装置的热交换设备。
背景技术
当两相或者三相流体导入一个容器内时，分配装置例如作为进入分配器公知。与气体-液体分离容器关联例如公知“叶片入口设备”，以便均匀分配流体和改善流体的预分离。DE 102009022673A1例如公开了作为分配装置的在底板上设置的、具有啮合凸起的叶片式的引导叶片。
特别在热交换器内希望冷却介质尽可能均匀地在外壳空间内分配。DE 3913579A1例如公开了一种带有通过外壳空间的管的热交换器，要冷却的介质在管内流动。为在周围的流动空间内实现从进入支管出发的均匀的冷却介质分布，建议一种折流板。在该公开的折流板上提供有孔，并且该折流板在水平的平面内在流动空间内设置。
希望例如在热交换器的单元在容器内内置的结构的情况下实现冷却流体的更好的分布。
发明内容
本发明的目的是改善流入容器内的流体的分布。
因此建议一种分配装置，用于在容器内从该容器的流体入口向外分配流体。这里分配装置具有至少一个具有引导段和与该引导段相邻的分配段的导板。分配段具有带有用于使流体通过的开口的区域。
分配装置在侧面可以如此以流体密封的方式封闭，使得流体仅能通过开口向下流出，此外由该分配装置保持。
流体特别可以具有液体部分和气体部分。例如流体可以是冷却介质，其作为气体-液体混合物进入作为容器的外壳空间内。
因为通常相应的流体仅局部在容器的流体入口或者进入支管的区域内流入，所以通过也可以称为“入口流转向器”的分配装置实现特别适合的均匀的流体分布。
分配装置特别适合用于低温技术设备。但是使用领域也包括其中使用热交换器的其他的处理技术设备。气体液化或者空气分离例如可以是这种情况。
在本发明的一种实施方式中，导板作为具有轮廓的弯曲的薄金属板实现。这里该轮廓例如可以是圆弧、弯曲的角或者也可以是边轮廓例如L角类型。
在分配装置的一种实施方式中，引导段和分配段由至少两个彼此相邻且彼此基本垂直设置的导板构成。
导板例如可以具有矩形形状。
分配板具有开口，如孔、缝隙、切口或者通过去除材料产生的具有其他几何图形的空隙，以便流体特别在向下的方向上通过。优选分配装置水平设置。分配段例如构成具有孔或者切口形开口的水平面。
就此而言用于在容器内从该容器的流体入口向外分配流体的分配装置的一种实施方式包括至少两个彼此相邻并且基本上彼此垂直设置的导板。这里导板具有带开口的区域，用于使流体通过。第一导板特别可以作为折流板构造，第二导板作为分配板构造。作为折流板构造的导板优选竖直延伸，作为分配板构造的导板水平延伸。
优选分配装置在侧面竖直地完全或者部分地封闭，由此流体流动基本上通过分配板的开口引导。
可以把导板作为弯曲成角的薄金属板用整块材料制造。
在分配装置的一种实现中两个导板构成L形轮廓，在该L形轮廓的端侧上设置侧板。该侧板例如以侧面密封流体的方式封闭分配装置。通过弯成角的实现方式，特别是具有侧板，能够在容器内限定一个空间段，其例如以分配通道的方式起作用。
优选开口作为切口实现。切口特别在分配板上并且在基本垂直于分配板的边缘或者廓形角(Profilwinkel)的方向上构造。
分配装置优选至少部分用铝或不锈钢构成。材料选择可以与分配装置的各种应用适应，例如在低温设备中使用。
此外建议一种热交换设备，包括具有流体入口的容器、至少一个在该容器内设置的热交换单元、和一个在容器内在热交换单元上面设置的分配装置。
热交换设备特别作为单元在容器内内置的热交换器实现。也称“内核在外壳内”或者“单元在单元链内”热交换设备。这里通常在容器内或者在外壳空间内并排设置多个、大多作为板式热交换器构造的热交换单元。外壳空间例如构成用于冷却介质的流动空间，冷却介质多等温汽化，由此把在热交换单元中流动的流体冷却。热交换单元优选在同一水平设置。也可以非等温地进行汽化。
就这一方面而言热交换设备的实施方式具有带流体入口的容器、多个在该容器内设置的热交换单元和在热交换单元上面的用于分配通过流体入口流入的流体的分配装置，其中分配装置包括至少一个具有引导段和与该引导段相邻的分配段的导板，并且其中分配段具有带用于使流体通过的开口的区域。
在一种实施方式中，容器构成为圆筒形，并且构成一个用于冷却介质的流动区域的外壳空间。这里圆筒轴线优选水平设置。
在一种优选的实施方式中，分配装置用一个竖直延伸的折流板和一个沿圆筒轴线或者平行于它水平延伸的分配板构成。向下的开口在分配板内位于多个或者一个热交换单元上面。所谓“上面”理解为在竖直方向上较高处。分配装置不必强制完全在热交换单元上面延伸。
在热交换设备中优选分配装置如此在容器中设置，使得通过流体入口流入容器的流体通过分配段的开口有目的地流入预先给定的外壳区域内。例如流入的流体至少部分落在热交换单元上。开口的设置和制造允许通过在外壳空间内的一个或多个热交换单元上面或者旁边的开口有目的地分配流体的液体部分。
优选借助分配装置向外壳空间的那些区域内导入或者分配流体特别是液体，那里尽可能小或者没有通过汽化例如通过热交换单元产生的气体。汽相和液相的分离由此改善。
在热交换设备的一种实施方式中，分配装置与容器壁和任选的侧板限定容器内的一个空间段。分配装置和容器壁例如封闭一个空间段。该空间段例如以分配通道的方式借助在分配装置的分配段上的开口连接容器壁上的流体入口与流动空间。
例如该空间段在流入侧与流体入口连接，在流出侧与作为出口的开口连接。
在热交换设备的一种实施方式中流体入口具有入口横截面和进入方向。分配装置优选具有沿容器的长度伸长方向水平地并且平行地延伸的纵轴线。
优选分配装置的长度伸长方向垂直于进入方向。在一种实施方式中开口作为垂直于容器的纵轴线的切口实现。该切口例如平行于空间段或者容器的垂直于该容器的纵轴线构成的横截面延伸。
在热交换设备的一种优选的实施方式中，借助分配装置和容器壁构成的分配通道的横截面积对应于流体入口的进入横截面积。由此能够特别适宜地实现例如从一个相应的支管从流体入口向左和右的流量划分。
在一种优选的实施方式中，分配装置以L形轮廓板的类型实现。优选切口宽度在30mm与70mm之间。特别优选切口为50mm宽。
在热交换设备的一种实施方式中，开口作为切口实现，并且该切口离开边缘或者L形轮廓板的角的距离在40mm与100mm之间。特别优选该距离在60mm与80mm之间。
在热交换设备的再一种实施方式中，所有开口的总横截面积对应于流体入口的横截面积的150％与250％之间。特别优选开口的总横截面积为入口横截面积的两倍大。那时分配装置的侧面优选用侧板封闭。原理上这里也可以想到多个进入支管。
在热交换设备的再一种实施方式中，分配装置的分配段构造为具有密封流体的区域，在该密封流体的区域下面不设置热交换单元。
例如分配装置的分配段仅直接在一个或多个热交换单元上面提供开口，别的地方构造为流体密封的。由此在容器内并排设置的热交换单元之间的区域内不会滴入或者流入流体。
特别在热交换设备中热交换单元和分配装置如此设置，即在热交换单元上面有分配段的开口，别的地方分配段封闭。
替代方案是，分配装置的分配段仅在热交换单元旁边或者之间提供开口，别的地方构造为流体密封的。由此在容器内的热交换单元上面的区域内不会滴入或者流入流体。
特别在热交换设备中热交换单元和分配装置如此设置，在热交换单元旁边或者侧面存在分配段的开口，别的地方分配段封闭。
在热交换设备的一种扩展中在流体入口旁边提供一个或多个流体出口。在容器的流体流出支管，特别是用于气体形式的流体的流出支管，的下面不存在分配装置的分配段的开口。
在所建议的热交换设备中，作为冷却介质的流体从上面通过水平的分配通道借助分配装置向适合环流热交换单元的地方分配。通过开口的设置流体能够被有目的地引导到具有热交换单元的流动区域的区域内，其内能够有效地分开气体和液体。
分配装置或者热交换设备的另外可能的实现和变体还包括未明确提到的对于上面或者下面关于实施例说明的特征的组合。这里专业人员也可以对于分配装置或者热交换设备的各种基本形式作为改进或者补充添加个别方面。
本发明的另外的结构是本发明的从属权利要求以及在下面说明的实施例的主题。下面根据实施例参考附图详细说明本发明。
附图说明
图1表示分配装置的第一实施例的示意图。
图2表示分配装置的第二实施例的示意图。
图3表示分配装置的第三实施例的示意图。
图4表示热交换设备的一个实施例的纵截面图。
图5表示热交换设备的一个实施例的横截面图。
图6表示分配装置的第四实施例的示意图。
具体实施方式
图1表示分配装置的第一实施例的示意透视图。这里分配设备1包括竖直的和水平的薄金属导板，它们沿一条公共的棱13构成一个L角。竖直的薄金属导板2用作引导段，水平的薄金属导板3用作分配段。例如在图1的定向中流体从右向左在薄金属导板2的平面法线上的方向上进入。薄金属导板3具有带开口8、9的区域4、5。在带有开口8、9的区域4、5之间提供密封流体的区域10。通过图1中在后面的区域4中作为切口8实现的、和在前面的区域5中作为孔9构造的开口，流体能够向下通过。
分配装置1，如其在图1中所示，使穿孔的折流板的功能与入口流转向器即容器的进入支管的分配器的功能相一致。引导段2基本上用于使流体导出或者改道。分配段3使能够借助开口8、9使流体朝向分配装置1下面流出。
图2表示分配装置的第二实施例的示意透视图。分配装置18以弯曲的导板的方式构造。这里图2表示导板的在图2的定向上竖直的引导段2和水平的分配段3。在分配段3内提供具有形式为切口的纵长开口8的区域4、5。在中间区域10内没有孔或者切口。
图2中用箭头表示出可能的流体流动。例如通过容器的进入支管流入的流体15到达分配装置18的该导板。通过该流动，流体基本上被水平地压向左和右，如箭头16所示。通过重力流体沿流体密封区10在朝向具有开口8的区域4、5的方向上流动。在那里该流体通过开口8向下流出，这通过箭头17表示。
图3表示分配装置的第三实施例的示意横截面图。图3中表示的分配装置24作为扇形轮廓例如用薄金属板如铝或者不锈钢制造。
也如在图1和2中表示的实施例一样，分配装置24的形状与容器壁25一起允许构成分配通道。如图3中的轮廓表示，弯曲的导板与在这里作为圆形表示的容器壁25密封封闭流体。空间区域23可以作为水平的分配通道理解。
对着容器开口或者流体入口26提供分配段2。通过流体入口26流入的流体15流到分配装置24的分配段2上。在下部区域内在分配装置24的薄金属板内提供向下的开口，它们用虚线表示。基本上向下的圆弧称为分配段3。通过在区域4内提供有开口的薄金属板区域，流体17可以向下流出。
通过在分配通道23内设置和定位开口，能够有目的地引导流体，例如在朝向热交换器单元的方向上。“上”和“下”在这里及下面指关于重力加速度，其通常表示竖直方向。“水平”在这一方面意味垂直于重力加速度。
下面根据图4到6详细说明热交换设备的实施例。对此在图4中表示热交换设备100的纵截面。图5表示横着热交换设备100的对称轴线的A-A截面。图6表示在热交换设备100内提供的分配装置101的第四实施例的透视图。
热交换设备100作为单元在容器内内置的结构实现。这意味着，多个热交换单元28、29、30在一个圆筒形容器27内构建，容器27也称为外壳。也称为“内核在外壳内”或者“单元在单元链内”的单元在容器内内置的设置的优点特别在于，能够特别有效地使用板式热交换器类型的热交换单元。在板式热交换器中多层热交换通道通过分割板彼此隔开，这通常导致长方体形的单元。
如从图4中所见，在圆筒形容器27内沿它的也是对称轴线并且水平延伸的纵轴线34提供三个热交换单元28、29、30。例如通过热交换单元28、29、30冷却要液化的流体，如惰性气体或者处理气体，这通过使该流体通过穿过外壳即容器27的上部区域的进入支管31供给热交换单元28、29、30，并且作为被冷却的流体通过在外壳27的下部区域内提供的流出支管32流出进行。
在外壳27的也称为流动空间的内部空间内，大多等温地汽化主要是液体的冷却介质。为此在外壳27内在上部区域的约中心处提供流体入口26。该液体在下面也称为冷却集剂或者冷却介质。这里该冷却介质局部作为气体-液体混合物流入。液体部分在热交换单元28、29、30处汽化，并作为气体通过流体流出开口33又从外壳空间内流出。这里流体入口26比用于冷却介质的流体出口33设置的低。希望仅冷却介质的气体部分从外壳空间内通过排出支管或者流体出口23排出。为尽可能减少带走液体冷却介质，希望改善通过流体进入支管26进入的气体-液体混合物的区分。因此在容器27内提供分配装置101。
特别在图5的横截面图中看到作为容器的圆筒外壳27的圆形的横截面和在内部空间内提供的具有用于要冷却的流体的入口31和出口32的热交换单元28。在图5的定向中在位于左上部的圆弧内提供流体入口26。冷却介质15从那里流入分配通道23。分配通道23通过外壳27内的一个空间段构成，该段通过外壳壁25和一个由引导段和分配段3构成为L形的导板构成。
图6表示分配装置101的一种实施方式的透视图。图6表示具有竖直提供的导板2和水平提供的分配板3的分配装置101。此外提供侧板19、20，它们在L形边上设置以及密封流体地连接，并且与导板2和分配板3连接。侧板19、20的一条边缘或者轮廓21、22紧贴在容器壁25(参见图5)上，并且与容器壁或者外壳壁25构成密封流体的段。
产生的空间段或者分配通道23因此通过分配板3上的开口8连接流体入口26与外壳27的内部空间。开口8以切口方式提供并且基本上垂直于分配装置101的纵向伸长以及垂直于容器27的对称轴线34延伸。
汇总参照图4、5和6看出，在分配板3内提供流体密封区10、11、12，在这里一方面在分配板3下面不存在任何热交换单元28、29、30，另一方面在分配板3上面设置进入支管26或者排出支管33。具有开口8的区域4、5、6、7基本上仅在热交换单元28、29、30的上面并且在之间提供。由此保证冷却介质的气体-液体的分开均匀地在整个容器长度上进行，并且液体冷却介质不直接流到热交换单元17上(箭头17)。
此外看出，流体入口在朝向分配装置101的方向上基本上在分配装置101长度伸长的中间设置。由此产生流入的流体向两个各约一半的支流的分支。例如进入支管26具有预先给定的进入横截面。在圆形的进入支管的情况下横截面积为A＝π/4×d2，式中d是进入支管26的直径。优选开口8的所有横截面积Ai的总和为流体入口的横截面积A的两倍大：∑iAi＝2×A。这意味着，切口8的数目和几何结构根据进入支管26的横截面积加以选择。
本申请人的研究表明，切口8应该具有离开边缘13即L形轮廓的内角的一个最短距离。
分配通道23的几何图形通过L形轮廓如此选择，使得冷却介质在外壳空间内有目的地尽可能均匀分布。例如可以在流体的气体负荷通过冷却介质的汽化在热交换单元28、29、30上特别高的区域内减小分配板3的每一长度段的切口数或者切口横截面积。由此在冷却介质进入的情况下可通过引入的蒸汽在开口处控制气体部分。
通过借助分配装置构建流动通道，如其根据实施例所述，能够有目的的有效的分配冷却介质的汽相和液相部分。通过在使用容器壁的情况下在容器内集成分配装置，在实现相应的分配通道时重量和花费维持在特别低的水平。
虽然根据实施例说明了本发明，但是不限于这些实施例，相反可以进行各种修改。所建议的用于薄金属板的材料和表示的几何图形必须理解为仅是示例性的。为分配装置或者热交换设备也可以想到与明确说明的实施例不同的其他实施例。
附图标记
1分配装置
2引导段
3分配段
4-7具有开口的区域
8切口
9孔
10-12封闭的区域
13尖角
14角
15-17流体流
18分配装置
19、20侧板
21、22侧板缘
23分配通道
24分配装置
25容器壁
26流体入口
27外壳
28-30热交换单元
31流入
32流出
33流体出口
34外壳轴线
100热交换设备
101分配装置

Claims (10)

1.分配装置(1)，其用于在容器(27)内从该容器(27)的流体入口(26)向外分配流体(15)，其中分配装置(1)包括至少一个具有引导段(2)和与该引导段(2)相邻的分配段(3)的导板，其中分配段(3)具有带有用于使流体(17)通过的开口(8、9)的区域(4、5)。
2.根据权利要求1的分配装置(1)，其中引导段(2)和分配段(3)由至少两个彼此相邻且彼此基本垂直设置的导板构成。
3.根据权利要求1或2的分配装置(1)，其中两个导板(2、3)构成L形状，并且在该L形状的端侧上设置侧板(19、20)。
4.根据权利要求1至3之一的分配装置(1)，其中开口(8)作为切口构造，特别是在分配板内及在基本上垂直于该分配板的边缘或者一个廓形角的方向上。
5.根据权利要求1至3之一的分配装置(1)，其中分配装置(1)至少部分地由铝或不锈钢构成。
6.热交换设备(100)，其包括具有流体入口(26)的容器(27)、至少一个在容器(27)内设置的热交换单元(28)、和在容器(27)内在热交换单元(28)上面设置的根据权利要求1至5之一的分配装置(101)。
7.根据权利要求6的热交换设备(100)，其中分配装置(101)在容器(27)内如此设置，使得通过流体入口(26)流入容器(27)内的流体(15)通过分配段(3)的开口(8)至少部分地落到热交换单元(28)上。
8.根据权利要求6或7的热交换设备(100)，其中分配装置(101)与容器(27)的壁(25)在容器(27)内限定一个空间段(23)。
9.根据权利要求6至8之一的热交换设备(100)，其中给分配段(3)如此配备流体密封的区域(10、11、12)，使得在该流体密封的区域(10、11、12)的下面至少部分地设置一个或多个热交换单元(28)。
10.根据权利要求6至9之一的热交换设备(100)，其中开口(8)的总横截面积对应于流体入口(26)的横截面积的150％与250％之间。
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